Вещественный состав углей Кузнецкого угольного бассейна

26.03.2020

За длительный период угленакопления от девона до юры различные палеогеографические и палеотектонические условия на территории Кузнецкого бассейна, обусловившие эволюцию видового состава растений-углеобразователей, а также изменение условий формирования, захоронения и превращения торфяников привели к образованию углей различного вещественного состава.

Все особенности эволюции климата и фациальных обстановок нашли свое отражение в исходной природе вещества углей, произошедших от псилофитов в девоне до близких к современным хвойных и гинкговых в юре, и в особенностях превращения растений углеобразо-вателей, выраженных в петрографическом составе углей. На основе многочисленных специальных исследований соответственно изменениям климата и палеогеографии региона господствовали те или иные комплексы растений-углеобразователей.

В острогское время преобладали лепидофиты и папоротникообразные семенные. В раннебалахонское время наряду с папоротникообразными семенными заметную роль приобретают кордаиты, которые уже в начале перми начинают преобладать в составе других растений, достигая наиболее пышного расцвета в середине перми. В отложениях верхнебалахонской свиты впервые отмечается появление влаголюбивых мхов (Мрасский район), получивших более широкое развитие в южной и юго-западной частях бассейна в ильинское и ерунаковское время. Членистостебельные принимали заметное участие в торфонакоплении во всех угленосных свитах, но как наиболее влаголюбивые они охотнее произрастали в пониженных участках болот, поэтому участие их в торфообразовании, давшем одновозрастные пласты, было неравномерным. Так, например, в ерунаковское время наибольшее количество членистостебельных среди других видов растений отмечается в Ленинском районе. В конце палеозойской эпохи кое-где начинают появляться хвойные, указывающие на аридизацию климата, и гинкговые, которые получают распространение в юрское время.

Указанные различия в родовом составе палеофлоры, наблюдаемые во времени и на площади бассейна, установлены в основном по изучению органических остатков из вмещающих пород. Исследования самих угольных пластов, несмотря на автохтонные условия образования, не всегда позволяют более детально расшифровать в них виды растительности, поскольку исходное органическое вещество в результате гелефикации, биохимических процессов, окисления и последующего метаморфизма подверглось очень сильному разложению и превращению. Некоторое указание на изменение видового состава растений во времени и по площади бассейна дают также определения спор и пыльцы из углей и пород.

В связи с различиями исходной природы и условий превращения растений-торфообразователей в угли угольные пласты Кузнецкого бассейна разнообразны по петрографическому составу. Они различаются по внешнему виду: имеют индивидуальные черты строения в каждой продуктивной серии.

Наличие определенной связи между макроскопическим строением пластов и петрографическим составом углей позволило разработать для Кузнецкого бассейна группировку угольных пластов (табл. 20).

Сведения о петрографическом составе самых древних в Кузбассе девонских углей немногочисленны. По данным А.В. Тыжнова, в барзасских углях преобладают сложенные кутикулой псилофитов плитчатые разности, легко раскалывающиеся по наслоению и дающие тонкие упругие гнущиеся пластинки («барзасская рогожка»). Клареновидные разности, занимающие примерно четвертую часть от общей мощности пластов, приурочены в основном к их почве и кровле. По внешнему виду они несколько напоминают гумусовые угли кольчугинской серии — блестящие, с полосчатой структурой, но высокозольные (до 55%). Выделяются еще сливные разности угля, по-видимому, ограниченно распространенные. Они характеризуются черным, слегка буроватым цветом, блестящим, часто раковистым изломом и большой прочностью.

По исследованиям И.И. Аммосова, барзасские угли девона богаты лейптинитом, который представлен в них кутинитом. Он образовался из толстой кутикулы псилофитов. Им же приводится следующее содержание групп микрокомпонентов барзасского угля (в пересчете на беззольный уголь): витринита 58%, фюзинита 2% и лейптинита 40%.

Угли балахонской серии яснополосчатые с перемежающимися по мощности пласта различными типами, сложенными преимущественно из матового плотного вещества, среди которого контрастно выделяются различной толщины блестящие полосы и линзы витрена, а также бархатисто-черного фюзена.

В зависимости от соотношения матового и блестящего вещества и характера их распределения выделяются различные петрографические макротипы углей, которые, как правило, хорошо выдерживаются в пределах бассейна. Они образовались в разных фациальных условиях и поэтому могут быть названы фациальными типами. Основными из них являются блестящий, полублестящий, полуматовый штриховато-полосчатый, полуматовый массивный и матовый угли. Наиболее распространен полуматовый штриховато-полосчатый тип. В ряде пластов встречаются прослои матового сажистого угля, богатого фюзинитом.

Наблюдается определенная зависимость между макроскопической характеристикой угля и его микрокомпонентным составом. В полуматовых и матовых типах преобладают микрокомпоненты групп семивитринита и фюзинита, представляющие собой слабо, средне и сильно первично окисленные остатки растительных тканей. В блестящих и полублестящих типах господствуют микрокомпоненты группы витринита — неокисленное и частью слабо первично окисленное гелифицированное вещество. Содержание микрокомпоиентов группы лейптинита в углях серии обычно менее 3%. Исключением являются отдельные пласты Кемеровского района, где доля участия лейптинита в некоторых образцах матовых однородных углей достигает 10—15%. Следует также отметить особенности углей Крапивинского района, в сложении которых участвуют кеннель-богхеды. Однако суммарное содержание лейптинита и альгинита в среднепластовых пробах углей не превышает 10%.

Данные ВУХИН по среднему петрографическому составу основных макротипов углей балахонской серии, определенному на основе ГОСТ 9414—60 (табл. 21), показывают, что наряду с уменьшением содержания микрокомпонентов группы витринита от блестящих типов к матовым закономерно увеличивается содержание микрокомпонентов группы семивитринита и фюзинита.

В лаборатории геологии угля COAH бывш. СССР с целью более детальной дифференциации микрокомпонентов и увязки их с процессом угле-образования, в частности с первичным окислением, проведены специальные исследования более 150 образцов типов углей. Результаты исследования фациальных типов (табл. 22) свидетельствуют о том, что при переходе от блестящих типов к матовым не только уменьшается общее содержание витренизированного вещества, но в том же направлении изменяется качественный состав витренизированных микрокомпонентов. Следствием этого является систематическое повышение коэффициента окисленности витренизированного вещества и снижение его опекаемости в матовых углях.

Эти в той или иной мере окисленные витренизированные микро-компоненты выделены в самостоятельную группу — семивитринита, переходную по свойствам от витринита к фюзиниту. Наибольшей спекаемостью в одном и том же угле обладают микрокомпоненты группы витринита.

Из табл. 22 видно, что витринита в полуматовых и матовых углях значительно меньше по сравнению с общим содержанием витренизиро-ванного вещества.


Содержание минеральных веществ в общем случае возрастает от блестящих типов к матовым, однако среди как тех, так и других встречаются зольные и малозольные разности, что опровергает неправильное укоренившееся представление будто бы матовые угли являются всегда высокозольными. В пластах балахонской серии широко распространены два типа полуматовых углей: массивный — обычно зольный, и штриховатый — преимущественно малозольный.

Петрографический состав угольных пластов верхне- и нижнебала-хонской свит весьма разнообразен и зависит от содержания в них макроскопических типов. Содержание витринита колеблется в углях отдельных пластов от 20 до 70%. Так, в Прокопьевско-Киселевском районе уголь пласта VI Внутреннего содержит до 70% витринита; иногда, как в пласте Мощном, количество его не превышает 30%; в пласте Волковском Кемеровского района содержание витринита снижается до 20% по сравнению с 50—55% в пласте Кемеровском.

В разрезах верхне- и нижнебалахонской свит в делом содержание микрокомпонентов группы витринита в угле закономерно уменьшается от вышележащих и самых нижних групп пластов к углям средней группы, слагающим наиболее мощные пласты (табл. 23). Минимальное содержание витринита в углях приурочено к пластам кемеровской, ишановской и промежуточной подсвит. Эти общие закономерности иногда нарушаются в результате местных отклонений в фациальных обстановках формирования углей того или иного района.


В наиболее изученных Кемеровском, Прокопьевско-Киселевском и Томь-Усинском районах фиксируется также изменение содержания витринита по площади — оно увеличивается от краевых частей к центру бассейна. В пластах коксующихся углей хорошо изученной усятской подсвиты юго-западной и южной частей бассейна содержание витринита постепенно уменьшается от Кондомского района к Бачатскому и Томь-Усинскому. Судя по фациальным признакам, самое высокое содержание витринита следует ожидать в Бунгуро-Чумышском районе, однако петрографический состав этих тощих углей и полуантрацитов, к сожалению, изучен еще недостаточно.

Угли кольчугинской серии по внешнему виду отличаются от балахонских более сильным блеском. Среди них макроскопически выделяется четыре типа углей: блестящий, полублестящий, полуматовый и матовый. В сложении пластов серии преобладают блестящий и полублестящий неяснополосчатые угли. Полуматовый и матовый типы, богатые фюзинитом, семивитринитом, а также дисперснорассеянными минеральными примесями, встречаются в пластах Ленинского, Байдаевского, Беловского, Ускатского, Ерунаковского районов и особенно часто Распадского и Чексинского месторождений, где они приурочены преимущественно к стратиграфически верхним горизонтам угленосных отложений серии.

По микроскопическому составу угли кольчугинской серии, за исключением- тонких матовых прослоев, представляют типичный кларит и ультракларит с высоким содержанием витринита (до 90%). В составе этих углей под микроскопом различаются разности, богатые гелифицированными тканями паренхимы, обусловливающей более высокий выход летучих и лучшую спекаемость таких углей. В табл. 24 приводится петрографический состав углей кольчугинской серии по подсвитам основных районов и месторождений бассейна.


Из этой таблицы видно, что во всех районах лучшие по петрографическому составу угли приурочены к нижним горизонтам серии — казанково-маркинской и ускатской подсвитам. От нижних подсвит к верхним происходит постепенное уменьшение содержания витринита, увеличение фюзинита и лейптинита. He остается одинаковым на площади бассейна петрографический состав углей и в одновозрастных горизонтах. Угли ильинской свиты имеют самое высокое содержание витринита в Осиновском и Беловском районах, несколько меньшее — в Ленинском и Байдаевском, еще меньшее в Ерунаковском районе и, наконец, самое низкое в Салтымаковском районе и на Распадском месторождении. Угли ленинской подсвиты больше всего содержат витринита в Ленинском районе, несколько меньше в Салтымаковском, Ерунаковском, Байдаевском и Терсинском районах и самое низкое на Распадском месторождении. Направленные изменения микрокомпонентного состава углей одних и тех же стратиграфических горизонтов наблюдаются также в пределах отдельных районов.

Угли тарбаганской серии изучены менее детально вследствие их малого промышленного использования. Среди них выделяются два макротипа: полублестящий и полуматовый, представленные, по А.А. Ларищеву, в основном гумусовыми и гумито-липтобиолитовыми углями. В отдельных пластах встречаются небольшие (10—30 см) прослои типа сапропелита в виде нормальных богхедов и полубогхедов. В результате повышенной минерализации выделяется полуматовый тип угля. Среди углей полублестящего гумито-липтобиолитового типа

А.А. Ларищев выделяет витрено-субериновые, кутикуловые, споровые и смоляные разности, отличающиеся высоким содержанием компонентов группы лейптинита.

Пласты юрских углей часто характеризуются очень сложным строением, когда различной мощности пачки угля перемежаются с примерно такой же или еще большей мощности пачками глинистых пород. Угольные пачки в свою очередь также насыщены очень тонкими глинистыми прослоями или прослоями, обогащенными кутикулой, что обусловливает чрезвычайно характерную для них пластинчатость и листоватость, особенно хорошо проявляющуюся при выветривании.

Петрографическая характеристика некоторых пластов углей тарбаганской серии по группам микрокомпонентов приводится в табл. 25. Наряду с разностями, богатыми лейптинитом, встречаются и витринито-фюзинитовые типы, характеризующиеся, как правило, повышенной минерализацией.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна